Устройство для определения плотности твердых материалов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ по 873629 Союз Советск изСоцналистичесиикРеспублик(22) Заявлено 15,02,80 (21) 2883965/18-25 Я 01 И 9/08 с присоединением заявки ЭЙ 3 Ъеударстакииый коктитет(23) Приоритет ао делам изобретеиий и открытий(71) Заявитель 154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к устройствам для измерения физико-химических характеристик твердых тел, преимущественно сверхлегких материалов, и может быть использовано в самолетостроении, судостроении и строительстве,5Под сверхлегкими подразумеваются материалы, плотность которых меньше 1 г/см (типа пенопласта).Известно устройство для определения плотности материала методом об 10 мера и взвешивания по ОСТ 92-905-б,7, ГОСТ 409-74, содержащее весы аналитические; штангенциркуль - ГОСТ 1 бб; микрометр, позволяющий производить15 линейные замеры с точностью до 0,01 им. Плотность определяют по образцам ма-, териала, имеющим размеры 5 х 50 х 50 мм по отношению массы к его объему, определяемым непосредственно взвешиванием и обмером.Недостаток этого устройства-необходимость изготовления специальных образцов, что увеличивает трудоемкость контроля, а иногда делает егоневозможным, например при сложнойконфигурации образцов материала,Известно также устройство дляопределения удельного веса твердыхтел, содержащее циферблатные весы,наодной чашке которых расположен грузпостоянного веса, сосуд с жидкостьюи емкость для исследуемого образца,Устройство снабжено рычагом, одинконец которого установлен на подвижной опоре, установленной на другойчашке весов, а к другому концу рычага подвешен уравновешивающий груз,причем рычаг снабжен тарировочным бе.гунком. 11,Однако хотя данное устройство ипозволяет несколько ускорить процессопределения удельного веса, так какнет необходимости изготавливать образец специальной формы и производить,вычисление по формуле 1 шкала удельноголеса наносится на основную шкалу циферблатных. лесов), однако это устройствоха873029 4сосуд заполненный жидкостью, в которую погружен полый цилиндрическийплавающий элемент, имеющий градуировочную шкалу и приемник для образца,снабжено дополнительным приемникомобразца, укрепленным на нижней торцовой крышке плавающего элемента,и выполненным водопроницаемым и разъемным, а сдвоенная градуировочная шкала установлена на наружной цилиндрической поверхности последнего с возможностью ее вертикального перемещения. Кроме того, дополнительныйприемник для образца выполнен в видеразъемной сетки сферической формы,Работа устройства основана на измерении кажущегося веса образца, погруженного в жидкость с заранее известной плотностью Я, при постоянном заранее заданном значении массыобразца в воздухе Р 5 При этомР.ЕОЬДв формуле, полученной на основаниизакона Архимеда069.03 АРобр 9 фФв, воА- Ров, ьоА,где обр - искомая плотность образца;9 - масса образца в воздухе;9- масса воды, вытесненной образцом; рактеризуется сложностью и громоздкостью конструкции. Кроме того, уст.ройство не позволяет измерить плотность материала менеег/см (т.е.3плотность материала должна быть больше плотности жидкости).Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук,предлагаемому является прибор дляопределения плотности твердых частицмалых размеров. Прибор имеет горизонтальную опорную плиту, снабженнуюдержателем, обеспечивающим скользящееперемещение указателя, несущую градуированную шкалу, и вертикальный трубчатый сосуд, заполненный жидкостью, вкоторую погружен плавающий измерительный узел с приемником для образца,Прибор отличается тем, что в нем держатель указателя, несущий градуированную шкалу, закреплен непосредственнона трубчатом сосуде, заполненном жидкостью, в которой размещен плавающийузел, Сыпучий материал, состоящий изтвердых частиц малых размеров помещается в приемник размещенный вплавающем узле. Прибор характеризуется простотой конструкции и отсутстви ем необходимости предварительной точной настройки 23Недостатки этогЬ прибора - длительность процесса определения плотностидля твердых материалов больших размеров, которые для заполнения приемника образца заданного объема необходимо измельчить до, мелкодисперсно 35го состояния.Для сверхлегких материалов типа пенопласта этот процессочень трудоемок и длителен. Большаякрупность частиц будет снижать точ 40ность измерений, Кроме того, крепление шкалы на сосуде с жидкостью требует применения в каждом случае лишьданного сосуда и только определенного уровня жидкости. Это усложняетэксплуатацию устроиства, замедляетс 45процесс измерения, так как требуетсяпредварительная установка шкалы иуровня жидкости,Цель изобретения - ускорение иупрощение процесса измерения, расширения области применения, созданияпростого и надежного устройства дляэкспресс-анализа плотности и массы образцов сверхлегких материалов типапенопласта. 55Поставленная цель достигается тем,что устройство для определения плотности твердых материалов, содержащееОЬР.ЭОЭАкажущаяся масса образцаМЫ погруженного в.воду;=Д б .Е 0Я ПЛОтиостЬ ЖИДКОСТИВсе величины эа исключениемР Епостоянны и заранее заданны. Взвешивание и подгонка образца к заданномувесу производится прн использованииверхнего приемного узла устройства,выполненного легкосъемным.Таким образом, предлагаемое устройство является прямопоказывающимизмерителем плотности твердых материалов например,пенопластаизмельчение которых для измерения плотностинеприемлемо по ранее оговоренным причинам,Ускорение процесса определение плотности материала по сравнению с известным достигается за счет исключения трудоемкой операции измельчения образца либо изготовления образца определенного объема, простоты градуировки шкалы и эксплуатации устройства, Данное устройство пригодно для измерения плотности материалов с закрытой пористостью, образцей с открытой пористостью необходимо подготовить к из873029 50 5меренню, путем покрытия их наружнойповерхности пленкой лака, клея илидругбго воДостойкого вещества.Устройств для определения плотности твердых материалов рассчитывается таким образом, чтобы при погружении в жицкость, оно до двух третихсвоей высоты было погружено в водудля обеспечения его устойчивого вертикального положения, Максимальныеразмеры образцов, плотность и вес которых подлежит определению, также выбираются из условия сохранения устойчивости вертикального положения,Для образцов сверхлегких материалов, плотность которых меньше едини-цы,нет необходимости фиксации вприемнике, так как в этом случае образцы поджимаются к верхней полусфересетки приемника выталкивающей силой,Для образцов материалов с плотностью больше единицы образцы укладываются в нижней полусфере сети приемника,Установка шкалы непосредственно наплавающем узле и считывание показаний по уровню жидкости позволяет использовать любой прозрачный сосуд сжидкостью,.налитой до любого уровня,На чертеже схематически изображено устройство, продольный разрез,Устройство для определения плотности твердых материалов содержит прозрачный цилиндрический сосуд 1, заполненный жидкостью 2, в которую погружен полый латунный цилиндрическийплавающий элемент 3. Последний имееттрубчатый корпус 4 с припаянными вверхней 5 и нижней 6 торцовьяи крышками. Причем нижняя крышка 6 дляобеспечения устойчивого вертикальногоположения плавающего узла 3 выполненаболее массивной, чем верхняя. К нижней торцовой крышке 6 припаяв прием-,ник 7 для образца (на чертеже не показан,)выполненный в виде латунной .жесткой сетки .сферической формы, Сетка приемника 7 содержит верхнюю 8 инижнюю 9 полусферы, соединенные спомощью шарнира 10 и удерживающиесяв сомкнутом положении с помощью замка 11. К наружной цилиндрической поверхности трубчатого корпуса 4, вдольего образующей, припаяна направляющая12, на которой установлена с возможностью вертикального перемещении градуировочная шкала 13, фиксируетси спомощью винта (на чертеже не показаиьВ верхней части плавающего элемента установлен легкосъемный приемник 14 образцов, Градуировку шкалы 13 устройства осуществляют следующим образом.Предварительно производят градуировку шкалы 13 устройства по весу образца в воздухе и плотности, Градуировку проводят с,помощью ряда образцов с известным весом и плотностью. Погружают плавающий узел 3 с приемником 7 без образца в сосуд 1 с водой. На точку шкалы 13, совпадающую в этом случае с уровнем воды, наносят отметку О. Помещают в приемник 14 меру массы,которая являетси базовой дпи прибора(например 50), а затем в приемник 7помещают последовательно эталонныеобразцы, плотность которых виже плотности водь 1, Для каждого образца наносят отметки на шкале 13, совпадающие в каждом случае с уровнем воды,Для образцов из сверхлегких материалов отметки шкалы 13 располагаются киже нулевой отметки, То же проводитдля стандартных образцов материалов,имеющих плотность выше единицы. Вэтом случае отметки шкалы 13 располагаютси выше нулевой отметки,Определение плотности с помощьюпредлагаемого устройства осуществляютследующим образом,Образцы материала, например пенопласта помещают в приемник 14 и доводят его вес до базовой величины.Поднимают плавающий элемент 3 сприемником 7 над водой, открывают замок11 приемника 7, поворачивают нижнюю9.полусферу сетки относительно верхней 8 вокруг шарнира 10, помещаютобразец материала известного веса,например пенопласт из приемника 14внутрь приемника 7 и опускают плавающий узел нз приемника 14 внутрь приемника 7 и опускают полавающий узел 3с приемником 7 в воду. При этом об-разец пенопласта всплывает и вытал,кивающей силой поджимаетси к верхней ;8 полусфере приемника 7. По отметке шкалы 13, совпадающей и данном случае с уровнем воды 2 в сосуде 1, считывают. значение плотности образца.Определение плотности образца материалов с удельным весом больше единицы проводят аналогично, однако при этом считывание показаний ведут по отметкам шкалы 13, находящимся выше нулевой,ее отметки.Использование предлагаемого устройства по сравнению с известным .зна873029 8 целью ускорения и упрощения процесса измерения, а также расширения области применения, оно снабжено дополнительным приемником .образца, закреплен ным на нижней торцовой крышке плавающего элемента и выполненным водопроницаемым.2, Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что дополнитель ный приемник для образца выполнен ввиде разъемной сетки сферической форФормула изобретения 1. Устройство для определения плотности твердых материалов, содержащее сосуд заполненный жидкостью, в кото- ь рую погружен полый цилиндрический плавающий элемент,.имеющий градуировочную шкалу и приемник для образца, о. т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с аказ 9018/65 Подписи ВНИИПИ ж ППП "Патент жгород, ул, Проектная, 4 чительно упрощает измерения, сокращает время и уменьшает погрешностьопределения плотности образцов материалов благодаря исключению операцииизмельчения образца, либо изготовления образца определенного объема, атакже благодаря простоте градуировкишкалы и эксплуатации устройства. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРКф 364872, кл. (; 01 Й 9/08, 1972.2, Патент франции У 2102909,кл.О 1 й 9/00, 1972(прототип).5